Биотехнология, или технология биопроцессов, это
производственное использование биологических агентов или их систем для
получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений. Биологические
агенты в данном случае - микроорганизмы, растительные и животные клетки,
клеточные компоненты: мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты, а
также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты).
Биотехнология использует также вирусную ДНК или РНК для переноса чужеродных
генов в клетки.
Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди
пекли хлеб, варили пиво, делали сыр, другие молочнокислые продукты, используя
различные микроорганизмы, при этом даже не подозревая об их существовании.
Собственно сам термин появился в нашем языке не так давно, вместо него
употреблялись слова «промышленная микробиология», «техническая биохимия» и др.
Вероятно, древнейшим биотехнологическим процессом было сбраживание с помощью
микроорганизмов. В пользу этого свидетельствует описание процесса приготовления
пива, обнаруженное в 1981 г. при раскопках Вавилона на дощечке, которая
датируется примерно 6-м тысячелетием до н. э. В 3-м тысячелетии до н. э. шумеры
изготовляли до двух десятков видов пива. Не менее древними биотехнологическими
процессами являются виноделие, хлебопечение, и получение молочнокислых
продуктов. В традиционном, классическом, понимании биотехнология - это наука о
методах и технологиях производства различных веществ и продуктов с
использованием природных биологических объектов и процессов
Термин «новая» биотехнология в противоположность «старой» биотехнологии
применяют для разделения биопроцессов, использующих методы генной инженерии,
новую биопроцессорную технику, и более традиционные формы биопроцессов. Так,
обычное производство спирта в процессе брожения – «старая» биотехнология, но
использование в этом процессе дрожжей, улучшенных методами генной инженерии с
целью увеличения выхода спирта - «новая» биотехнология.
Биотехнология как наука является важнейшим разделом
современной биологии, которая, как и физика, стала в конце XX в. одним из
ведущих приоритетов в мировой науке и экономике.
Всплеск исследований по биотехнологии в мировой науке
произошел в 80-х годах, когда новые методологические и методические подходы
обеспечили переход к эффективному их использованию в науке и практике и
возникла реальная возможность извлечь из этого максимальный экономический
эффект. По прогнозам, уже в начале 21 века биотехнологические товары будут
составлять четверть всей мировой продукции.
В нашей стране значительное расширение
научно-исследовательских работ и внедрение их результатов в производство также
было достигнуто в 80-е годы. В этот период в стране была разработана и активно
осуществлялась первая общенациональная программа по биотехнологии, были созданы
межведомственные биотехнологические центры, подготовлены квалифицированные
кадры специалистов - биотехнологов, организованы биотехнологические лаборатории
и кафедры в научно-исследовательских учреждениях и вузах.
Однако в дальнейшем внимание к проблемам биотехнологии в
стране ослабло, а их финансирование сокращено. В результате развитие
биотехнологических исследований и их практическое использование в России
замедлилось, что привело к отставанию от мирового уровня, особенно в области
генетической инженерии.
Что касается более современных биотехнологических процессов,
то они основаны на методах рекомбинантных ДНК, а также на использовании
иммобилизованных ферментов, клеток или клеточных органелл. Современная
биотехнология - это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях
создания и использования генетически трансформированных биологических объектов
для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного
назначения.
Микробиологическая промышленность в настоящее время
использует тысячи штаммов различных микроорганизмов. В большинстве случаев они
улучшены путем индуцированного мутагенеза и последующей селекции. Это позволяет
вести широкомасштабный синтез различных веществ.
Некоторые белки и вторичные метаболиты могут быть получены
только путем культивирования клеток эукариот. Растительные клетки могут служить
источником ряда соединений - атропин, никотин, алкалоиды, сапонины и др. Клетки
животных и человека также продуцируют ряд биологически активным соединений.
Например, клетки гипофиза - липотропин, стимулятор расщепления жиров, и
соматотропин - гормон, регулирующий рост.
Созданы перевиваемые культуры клеток животных, продуцирующие
моноклональные антитела, широко применяемые для диагностики заболеваний. В
биохимии, микробиологии, цитологии несомненный интерес вызывают методы иммобилизации
как ферментов, так и целых клеток микроорганизмов, растений и животных. В
ветеринарии широко используются такие биотехнологические методы, как культура
клеток и зародышей, овогенез in vitro, искусственное оплодотворение. Все
это свидетельствует о том, что биотехнология станет источником не только новых
продуктов питания и медицинских препаратов, но и получения энергии и новых
химических веществ, а также организмов с заданными свойствами.[1]
